CN110135065A - 一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法 - Google Patents
一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110135065A CN110135065A CN201910402839.0A CN201910402839A CN110135065A CN 110135065 A CN110135065 A CN 110135065A CN 201910402839 A CN201910402839 A CN 201910402839A CN 110135065 A CN110135065 A CN 110135065A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coal
- content
- daf
- volatile matter
- matter content
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 218
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 35
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 12
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 7
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000306 component Substances 0.000 claims description 6
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 239000003500 flue dust Substances 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims 3
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 10
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 27
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 8
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 7
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000219780 Pueraria Species 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- 239000010884 boiler slag Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/10—Numerical modelling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Economics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,包括以下步骤:步骤一、检测电厂中烟气各组成成分的含量后计算得到煤的收到基元素成分及其含量,并转化成干燥无灰基成分及其含量;步骤二、根据所述干燥无灰基成分及其含量得到煤的挥发分含量;步骤三、根据所述煤的元素成分及其含量计算得到煤的低位发热量;步骤四、将所述挥发分含量及所述低位发热量与参考煤种的挥发分含量和低位发热量作比较,得到一次风速和二次风的模式。本发明通过一系列的分析和对比,来调节煤的一次风速,并确定二次风模式,提高煤的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉炉膛配风调节领域,尤其涉及一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法。
背景技术
在我国火力发电在所有发电方式中依旧处于主导地位,如何保证煤炭的高效清洁燃烧是电力行业从业人员在相当长的时间内需要研究的课题。
我国幅员辽阔,不同产地的煤品质参差不齐,而电厂对于煤炭的消耗量巨大,受地域、成本、交通等因素影响,电厂无法长期大量地燃用单一煤种。火力发电机组都对应着其参考煤种,当锅炉燃用与参考煤种偏离较大的煤种时,锅炉运行的安全性及经济性都会受到影响。煤质变差一般表现为挥发分和低位发热量降低,水分和灰分含量升高,燃用煤质较差的煤种会导致锅炉的运行工况偏离设计工况,导致燃烧不稳定,甚至熄火,以及煤粉燃尽程度低,排烟温度高,污染物排放量增大等问题。获取煤的煤质信息,并根据煤质的变化对锅炉进行燃烧调整,是优化锅炉燃烧情况的一种有效手段。
锅炉燃烧调整即根据入炉的煤质成分及负荷要求,调节给煤量及锅炉的配风方式,使燃料在炉内稳定、充分地燃烧,在保证锅炉运行安全性的基础上,提高其经济效益并减小污染物的排放,优化锅炉运行情况。电厂对锅炉进行燃烧调整一般采用燃烧调整试验的方式,但这种方法多用于新机组投运时使用,且耗时耗力,试验工况有限。计算流体力学方法的出现,为研究锅炉在不同工况下的燃烧情况提供一种有效途径。
发明内容
本发明为解决目前的技术不足之处,提供了一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,通过一系列的分析和对比,来调节煤的一次风速,并确定二次风模式,提高煤的利用率。
本发明提供的技术方案为:一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,包括以下步骤:
步骤一、检测电厂中烟气各组成成分的含量后计算得到煤的收到基元素成分及其含量,并转化成干燥无灰基成分及其含量;
步骤二、根据所述干燥无灰基成分及其含量得到煤的挥发分含量;
步骤三、根据所述煤的元素成分及其含量计算得到煤的低位发热量;
步骤四、将所述挥发分含量及所述低位发热量与参考煤种的挥发分含量和低位发热量作比较,得到如下一次风速:
当煤的挥发分含量低于参考煤种的挥发分含量时,则降低一次风速;当煤的挥发分含量高于参考煤种的挥发分含量时,则提高一次风速;
将所述挥发分含量及所述低位发热量与参考煤种的挥发分含量和低位发热量作比较,得到如下二次风的模式:
当煤的挥发分含量低于参考煤种的挥发分含量、低位发热量低于参考煤种的低位发热量时,二次风采用缩腰式配风;当煤的挥发分含量高于参考煤种的挥发分含量、低位发热量低于参考煤种的低位发热量时,二次风采用缩腰式配风;当煤的挥发分含量低于参考煤种的挥发分含量、低位发热量高于参考煤种的低位发热量时,二次风采用倒宝塔式配风。
优选的是,
所述参考煤种为褐煤。
优选的是,在所述步骤一中,计算得到煤的收到基元素成分及其含量的过程如下:
其中,Car、Har、Oar、Nar、Sar分别为煤的收到基成分中碳、氢、氧、氮、硫的含量;Aar为煤的收到基灰分的含量,Mar为煤的收到基水分含量, 分别为以收到基计算的烟气中二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气、水的体积,和分别为二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气、水在标况下的密度,α为过量空气系数,Vgk为考虑未燃尽碳损失后的理论干空气量,ρA为烟气在标况下的密度,ρi为其它i类气体对应的标况下的密度,Vi为以收到基计算的烟气中其它i类气体的体积,i=CO,H2S...,dk为空气含湿量,Cucr为飞灰和炉底渣的平均未燃尽碳含量。
优选的是,在所述步骤一中,所述干燥无灰基成分的含量计算方法为:
其中,
Ndaf=100-Cdaf-Hdaf-Odaf-Sdaf;
其中,Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf分别为煤的干燥无灰基中元素碳、氢、氧、氮、硫的含量;分别为烟气在湿烟气下的二氧化碳、二氧化硫的含量;分别为以干燥无灰基成分计算的氮气、氧气的体积,ΓCucr为未燃尽碳的修正系数。
优选的是,在所述步骤三中,计算煤的低位发热量Qnet,ar过程如下:
Qnet,ar=339Car+1028Har-109(Oar-Sar)-25Mar。
优选的是,在所述步骤二中,根据所述干燥无灰基成分及其含量得到煤的挥发分含量计算过程如下:
Vdaf=Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf
其中,Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf分别为煤的干燥无灰基中元素碳、氢、氧、氮、硫的含量。
优选的是,
所述未燃尽碳的修正系数ΓCucr计算方式为:
其中,煤的收到基灰分的含量Aar为:
煤的收到基水分含量Mar为:
其中,
飞灰和炉底渣的平均未燃尽碳含量Cucr为:
Cucr=αfhCfh+αlzClz;
其中,αfh为飞灰份额,取0.9;αlz为炉渣份额,取0.1;Cfh为飞灰含碳量,Clz表示炉渣含碳量;
过量空气系数α
其中,Vgk,daf=0.0889(Cdaf+0.375Sdaf)+0.265Hdaf;
Vgk为考虑未燃尽碳损失后的理论干空气量:
Vgk=0.0889(Cb+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar。
优选的是,的计算方法分别为:
其中,为空气中O2的体积份数。
优选的是,的计算方法分别为:
的计算方法分别为:
优选的是,
在所述步骤四中,煤的挥发分含量与参考煤种的华发分含量每差别1%,则对一次风速改变量为0.5m/s-2m/s。
本发明所述的有益效果:本发明提供了一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,通过一些列的分析和对比,根据入炉的煤质成分及负荷要求,调节给煤量及锅炉的配风方式,提高煤的利用率,使燃料在炉内稳定、充分地燃烧,在保证锅炉运行安全性的基础上,提高其经济效益并减小污染物的排放,优化锅炉运行情况。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、检测电厂中烟气各组成成分的含量,根据物质守恒及能量守恒定律建立测量模型,求解出煤的收到基元素成分及其含量,并转化成干燥无灰基成分及其含量;
步骤二、根据门捷列夫公式求解煤的低位发热量;
步骤三、建立元素分析与工业分析的数学模型,将所述煤的元素成分及其含量带入所述数学模型,求解出煤的挥发分含量;
步骤四、将煤的挥发分含量及低位发热量与参考煤种的挥发分含量和低位发热量作比较,并以此得一次风速和二次风的模式:
当煤的挥发分含量低于参考煤种的挥发分含量时,则降低一次风速;当煤的挥发分含量高于参考煤种的挥发分含量时,则提高一次风速;
当煤的挥发分含量低于参考煤种的挥发分含量、低位发热量低于参考煤种的低位发热量时,二次风采用缩腰式配风;当煤的挥发分含量高于参考煤种的挥发分含量、低位发热量低于参考煤种的低位发热量时,二次风采用缩腰式配风;当煤的挥发分含量低于参考煤种的挥发分含量、低位发热量高于参考煤种的低位发热量时,二次风采用倒宝塔式配风。
其中,所述参考煤种为褐煤。
所述步骤一中的测量模型为:
其中,Car、Har、Oar、Nar、Sar分别为煤的收到基成分中碳、氢、氧、氮、硫的质量百分含量,Aar为煤的收到基灰分的质量百分含量,Mar为煤的收到基水分质量百分含量,%;分别为以收到基计算的烟气中二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气、水的体积,单位Nm3/kg; 和分别为二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气、水在标况下的密度,单位kg/Nm3;α为过量空气系数,Vgk为考虑未燃尽碳损失后的理论干空气量,Nm3/kg;ρA为烟气在标况下的密度,ρi为其它i类气体对应的标况下的密度,kg/Nm3;Vi为以收到基计算的烟气中其它i类气体的体积,单位Nm3/kg;i=CO,H2S...,dk为空气含湿量,单位kg/kg,Cucr为飞灰和炉底渣的平均未燃尽碳质量百分含量。
所述步骤一中所述干燥无灰基成分的含量计算方法为:
其中,
Ndaf=100-Cdaf-Hdaf-Odaf-Sdaf;
其中,Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf分别为煤的干燥无灰基中元素碳、氢、氧、氮、硫的质量百分含量,%;分别为烟气在湿烟气下的二氧化碳、二氧化硫的体积百分含量,%;分别为以干燥无灰基成分计算的氮气、氧气的体积,单位Nm3/kg;ΓCucr为未燃尽碳的修正系数。
在另一实施例中,
所述步骤二中根据门捷列夫公式计算煤的低位发热量Qnet,ar
Qnet,ar=339Car+1028Har-109(Oar-Sar)-25Mar。
在另一实施例中,
所述步骤三中根据数学模型求解出煤的工业分析挥发分含量方法为:
Vdaf=Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf
其中,Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf分别为煤的干燥无灰基中元素碳、氢、氧、氮、硫的含量。
在另一实施例中,
所述未燃尽碳的修正系数ΓCucr计算方式为:
其中,煤的收到基灰分的含量Aar为:
煤的收到基水分含量Mar为:
其中,
飞灰和炉底渣的平均未燃尽碳质量百分含量Cucr为:
Cucr=αfhCfh+αlzClz;
其中,αfh为飞灰份额,取0.9;αlz为炉渣份额,取0.1;Cfh为飞灰含碳量,Clz表示炉渣含碳量;
过量空气系数α
其中,Vgk,daf=0.0889(Cdaf+0.375Sdaf)+0.265Hdaf;
Vgk为考虑未燃尽碳损失后的理论干空气量:
Vgk=0.0889(Cb+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar。
在另一实施例中,
的计算方法分别为:
其中,为空气中O2的体积份数。
在另一实施例中,
的计算方法分别为:
的计算方法分别为:
在另一实施例中,
在所述步骤四中,煤的挥发分含量与参考煤种的华发分含量每差别1%,则对一次风速改变量为0.5m/s-2m/s。
本发明以褐煤为参考煤种,采用了贺斯格乌拉煤、兴安煤、葛铺三种非参考煤种进行试验,这三种煤种,分别是挥发分含量低于参考煤种、低位发热量低于参考煤种;挥发分含量高于参考煤种、低位发热量高于参考煤种;挥发分含量低于参考煤种、低位发热量高于参考煤种。由于挥发分含量高于参考煤种、低位发热量低于参考煤种的煤种几乎很少,本发明便不涉及其煤种研究,以此来验证本发明的可行性。
步骤一、以监测到的烟气中各气体成分含量,来推算煤的各种元素成分。
以1kg入炉煤为基准,进入锅炉的物质包括:煤的收到基成分和湿空气,燃烧产生的烟气,主要为CO2、N2及O2等。以进入和流出锅炉系统的元素守恒建立方程为:
其中,Car、Har、Oar、Nar、Sar分别为煤的收到基成分中碳、氢、氧、氮、硫的质量百分含量,Aar为煤的收到基灰分的质量百分含量,Mar为煤的收到基水分质量百分含量,%;分别为以收到基计算的烟气中二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气、水的体积含量,单位Nm3/kg, 和分别为二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气、水在标况下的密度,kg/Nm3;α为过量空气系数,Vgk为考虑未燃尽碳损失后的理论干空气量,Nm3/kg;ρA为烟气在标况下的密度,单位kg/Nm3,ρi为其它i类气体对应的标况下的密度,单位kg/Nm3;Vi为以收到基计算的烟气中其它i类气体的体积,单位Nm3/kg,i=CO,H2S...;dk为空气含湿量,单位kg/kg;Cucr为飞灰和炉底渣的平均未燃尽碳质量百分含量,%。
步骤二、燃煤收到基ar具体计算方法如下:
Vgk=0.0889(Cb+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar
其中,Cb为每kg燃料中烧掉的碳的份额(质量份数),%;为空气中O2的份额(体积份数),取0.21;Vgy为干烟气量,Vsy则为湿烟气量,单位m3/kg;则分别为各种气体在湿烟气下的含量,%。
步骤三、忽略烟气中的微量气体∑Vi将煤收到基ar转换为干燥无灰基成分daf:
式中,Vgk,daf、是以干燥无灰基成分计算的各气体体积,为空气中O2的份额,取0.21;
Vgk,daf=0.0889(Cdaf+0.375Sdaf)+0.265Hdaf
ΓCucr为未燃尽碳的修正系数:
式中,
Cucr=αfhCfh+αlzClz
其中,αfh表示飞灰份额,通常取0.9;αlz表示炉渣份额,通常取0.1;Cfh表示飞灰含碳量,Clz表示炉渣含碳量,二者可由实验得出。
煤中的C-H化学键及O-C化学键在燃烧反应中起到主要作用,则在干燥无灰基中H元素与O元素含量之间、O元素与C元素含量之间存在一定关系:
则干燥无灰基中氮元素可用下式表示:
Ndaf=100-Cdaf-Hdaf-Odaf-Sdaf
Qnet,ar可由门捷列夫公式计算得出:
Qnet,ar=339Car+1028Har-109(Oar-Sar)-25Mar
各个煤种的干燥无灰基挥发分中C元素的含量CV,其与各煤种中干燥无灰基C元素总含量Cdaf的拟合方程为
CV=0.00390Cdaf 2-0.4466Cdaf+25.3882
步骤四、对于1kg入炉煤经过燃烧后产生的烟气,根据元素守恒和化学方程式建立煤的元素分析模型。该模型中涉及到的主要参数整合于表1中。
表1模型涉及的量
根据表1,求解元素分析模型,可得到煤的干燥无灰基中各元素Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf的含量及煤的低位发热量,根据煤干燥无灰基挥发分含量与元素分析之间的关系,建立方程
Vdaf=Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf
则煤的工业分析所需测量数据:水分Mt即为收到基水分Mar;灰分Aar、挥发分Vdaf及低位发热量Qnet,ar均可算出。
步骤五、以贺斯格乌拉煤煤、兴安煤、葛铺煤为例,进行煤的工业分析与元素分析,并与参考煤种进行对比。锅炉的参考煤种为褐煤。
表2各煤种的工业分析与元素分析
步骤六、保持入炉总风量不变的情况下,根据入炉煤质的挥发分含量调节一次风速,对于贺斯格乌拉煤及葛铺煤,其挥发分比参考煤种低,应降低一次风速;兴安煤的挥发分含量比参考煤种高,应提高其一次风速。一般地,挥发分含量每差别1%,一次风速改变0.5m/s-2m/s。结合表3所述的各煤种适宜的一、二次风范围,得出表4中调整后的一次风速。
表3各煤种对应的一、二次风风速
表4一次风工况
步骤七、对于二次风,则分别对三种煤在倒宝塔、正宝塔、缩腰三种二次风配风方式下的燃烧工况进行对比,结合表3所述的各煤种适宜的一、二次风范围,得出表5所示的本文所研究的仿真工况:
表5不同配风方式的二次风速
对于三种非参考煤种,分别从仿真模拟的温度场、CO浓度场、O2浓度场及NOx浓度场来分析不同二次配风方式对于炉膛燃烧效果的影响。
对于贺斯格乌拉煤,挥发分含量低于参考煤种、低位发热量低于参考煤种,通过炉膛出口温度、CO含量、O2质量分数及NOx浓度的大小比,三种方案中,倒宝塔热经济性最低,煤粉燃尽程度最差,但NOx排放量最低;缩腰配风的热经济性最高,燃尽效果最好,NOx排放量低,故锅炉燃用挥发分及低位发热量都低的乌拉煤时推荐采用缩腰式配风。
对于兴安煤,挥发分含量高于参考煤种、低位发热量高于参考煤种,三种方案中,正宝塔热经济性最低,煤粉燃尽程度最好,但NOx排放量最高;缩腰配风的热经济性、燃尽效果及NOx排放量都处于中间水平。故锅炉燃用挥发分及低位发热量都高的兴安煤时,若只考虑热经济性及燃尽率,推荐采用正宝塔配风,若协同考虑NOx排放,则推荐采用缩腰式配风。
对于葛铺煤,挥发分含量低于参考煤种、低位发热量高于参考煤种,三种方案中,倒宝塔热经济性最低,煤粉燃尽程度最好,且NOx排放量最低;正宝塔的热经济性最低,燃尽效果最差,NOx排放量最高;缩腰配风的上述指标都处于中间水平。故锅炉燃用挥发分低而低位发热量高的葛铺煤时,推荐采用倒宝塔式配风。
当燃用非参考煤种时,采用本发明方法,通过对烟气成分的测量,建立煤的元素分析模型,进而得出工业分析。利用工业分析模型来对比非参考煤种与参考煤种的低位发热量、挥发分的成分高低,得出对比结果采用下述调整方法:
当投入煤种的挥发分含量低于参考煤种、低位发热量低于参考煤种时,减小一次风速,一般地,挥发分含量每差别1%,减小量为0.5m/s-2m/s,二次风推荐采用缩腰式配风;当投入煤种的挥发分含量高于参考煤种、低位发热量高于参考煤种时,增大一次风速,一般地,挥发分含量每差别1%,增大量为0.5m/s-2m/s,二次风推荐采用缩腰式配风;当投入煤种的挥发分含量低于参考煤种、低位发热量高于参考煤种时,减小一次风速,一般地,挥发分含量每差别1%,减小量为0.5m/s-2m/s,二次风推荐采用倒宝塔式配风。由于挥发分含量高于参考煤种、低位发热量低于参考煤种的煤种几乎很少,本发明便不涉及其煤种研究。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (10)
1.一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、检测电厂中烟气各组成成分的含量后计算得到煤的收到基元素成分及其含量,并转化成干燥无灰基成分及其含量;
步骤二、根据所述干燥无灰基成分及其含量得到煤的挥发分含量;
步骤三、根据所述煤的元素成分及其含量计算得到煤的低位发热量;
步骤四、将所述挥发分含量及所述低位发热量与参考煤种的挥发分含量和低位发热量作比较,得到如下一次风速:
当煤的挥发分含量低于参考煤种的挥发分含量时,则降低一次风速;当煤的挥发分含量高于参考煤种的挥发分含量时,则提高一次风速;
将所述挥发分含量及所述低位发热量与参考煤种的挥发分含量和低位发热量作比较,得到如下二次风的模式:
当煤的挥发分含量低于参考煤种的挥发分含量、低位发热量低于参考煤种的低位发热量时,二次风采用缩腰式配风;当煤的挥发分含量高于参考煤种的挥发分含量、低位发热量低于参考煤种的低位发热量时,二次风采用缩腰式配风;当煤的挥发分含量低于参考煤种的挥发分含量、低位发热量高于参考煤种的低位发热量时,二次风采用倒宝塔式配风。
2.根据权利要求1所述的基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,
所述参考煤种为褐煤。
3.根据权利要求1所述的基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,在所述步骤一中,计算得到煤的收到基元素成分及其含量的过程如下:
其中,Car、Har、Oar、Nar、Sar分别为煤的收到基成分中碳、氢、氧、氮、硫的含量;Aar为煤的收到基灰分的含量,Mar为煤的收到基水分含量, 分别为以收到基计算的烟气中二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气、水的体积,和分别为二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气、水在标况下的密度,α为过量空气系数,Vgk为考虑未燃尽碳损失后的理论干空气量,ρA为烟气在标况下的密度,ρi为其它i类气体对应的标况下的密度,Vi为以收到基计算的烟气中其它i类气体的体积,i=CO,H2S...,dk为空气含湿量,Cucr为飞灰和炉底渣的平均未燃尽碳含量。
4.根据权利要求2所述的基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,在所述步骤一中,所述干燥无灰基成分的含量计算方法为:
其中,
Ndaf=100-Cdaf-Hdaf-Odaf-Sdaf;
其中,Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf分别为煤的干燥无灰基中元素碳、氢、氧、氮、硫的含量;分别为烟气在湿烟气下的二氧化碳、二氧化硫的含量;分别为以干燥无灰基成分计算的氮气、氧气的体积,ΓCucr为未燃尽碳的修正系数。
5.根据权利要求3所述的基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,在所述步骤三中,计算煤的低位发热量Qnet,ar过程如下:
Qnet,ar=339Car+1028Har-109(Oar-Sar)-25Mar。
6.根据权利要求5所述的基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,在所述步骤二中,根据所述干燥无灰基成分及其含量得到煤的挥发分含量计算过程如下:
Vdaf=Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf
其中,Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf分别为煤的干燥无灰基中元素碳、氢、氧、氮、硫的含量。
7.根据权利要求6所述的基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,
所述未燃尽碳的修正系数ΓCucr计算方式为:
其中,煤的收到基灰分的含量Aar为:
煤的收到基水分含量Mar为:
其中,
飞灰和炉底渣的平均未燃尽碳含量Cucr为:
Cucr=αfhCfh+αlzClz;
其中,αfh为飞灰份额,取0.9;αlz为炉渣份额,取0.1;Cfh为飞灰含碳量,Clz表示炉渣含碳量;
过量空气系数α
其中,Vgk,daf=0.0889(Cdaf+0.375Sdaf)+0.265Hdaf;
Vgk为考虑未燃尽碳损失后的理论干空气量:
Vgk=0.0889(Cb+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar。
8.根据权利要求7所述的基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,的计算方法分别为:
其中,为空气中O2的体积份数。
9.根据权利要求8所述的基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,的计算方法分别为:
的计算方法分别为:
10.根据权利要求1所述的基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法,其特征在于,
在所述步骤四中,煤的挥发分含量与参考煤种的华发分含量每差别1%,则对一次风速改变量为0.5m/s-2m/s。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910402839.0A CN110135065B (zh) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | 一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910402839.0A CN110135065B (zh) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | 一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110135065A true CN110135065A (zh) | 2019-08-16 |
CN110135065B CN110135065B (zh) | 2024-02-09 |
Family
ID=67574120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910402839.0A Active CN110135065B (zh) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | 一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110135065B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110991069A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-10 | 神华北电胜利能源有限公司 | 基于湿基氧的锅炉效率计算方法、存储介质及电子设备 |
CN111505236A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-08-07 | 东南大学 | 一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法 |
CN112417684A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 西安热工研究院有限公司 | 一种燃煤机组煤质成分动态计算方法 |
CN113341713A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-03 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | 一种燃煤机组煤风同步动态协控方法 |
CN113719856A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-30 | 河北邯峰发电有限责任公司 | 一种燃煤发电机组自动配煤掺烧控制方法 |
CN115688567A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-02-03 | 中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院 | 一种火电厂磨煤机煤种实时在线检测方法及系统 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103699780A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-04-02 | 西安热工研究院有限公司 | 煤质参数在线计算的混沌优化方法 |
CN104698149A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-06-10 | 常州英集动力科技有限公司 | 一种燃煤锅炉煤质在线软测量方法及测量系统 |
WO2017156824A1 (zh) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 西安交通大学 | 一种褐煤半焦贫氧燃烧锅炉 |
CN107355802A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-11-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 | W型火焰锅炉分级燃烧方法 |
CN107355804A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-11-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 | 对w型火焰锅炉分级燃烧提效方法 |
CN107355809A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-11-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 | 减少W型火焰锅炉NOx排放的方法 |
-
2019
- 2019-05-15 CN CN201910402839.0A patent/CN110135065B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103699780A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-04-02 | 西安热工研究院有限公司 | 煤质参数在线计算的混沌优化方法 |
CN104698149A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-06-10 | 常州英集动力科技有限公司 | 一种燃煤锅炉煤质在线软测量方法及测量系统 |
WO2017156824A1 (zh) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 西安交通大学 | 一种褐煤半焦贫氧燃烧锅炉 |
CN107355802A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-11-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 | W型火焰锅炉分级燃烧方法 |
CN107355804A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-11-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 | 对w型火焰锅炉分级燃烧提效方法 |
CN107355809A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-11-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 | 减少W型火焰锅炉NOx排放的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
SANG HAI-FENG等: "Detection of element content in coal by pulsed neutron method based on an optimized back-propagation neural network", NUCLEAR INSTRUMENTS AND METHODS IN PHYSICS RESEARCH, vol. 239, no. 3, pages 202, XP005082767, DOI: 10.1016/j.nimb.2005.04.071 * |
张志远等: "3 102 t /h 锅炉配风方式的优化", 发电设备, vol. 26, no. 1, pages 26 - 29 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110991069A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-10 | 神华北电胜利能源有限公司 | 基于湿基氧的锅炉效率计算方法、存储介质及电子设备 |
CN110991069B (zh) * | 2019-12-12 | 2023-09-12 | 神华北电胜利能源有限公司 | 基于湿基氧的锅炉效率计算方法、存储介质及电子设备 |
CN111505236A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-08-07 | 东南大学 | 一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法 |
CN111505236B (zh) * | 2020-03-30 | 2022-05-24 | 东南大学 | 一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法 |
CN112417684A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 西安热工研究院有限公司 | 一种燃煤机组煤质成分动态计算方法 |
CN113341713A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-03 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | 一种燃煤机组煤风同步动态协控方法 |
US11822316B2 (en) | 2021-05-31 | 2023-11-21 | Suzhou Tpri Ener & Enviro Tech Co., Ltd. | Coal-air synchronous dynamic coordinated control method for coal-fired unit |
CN113719856A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-30 | 河北邯峰发电有限责任公司 | 一种燃煤发电机组自动配煤掺烧控制方法 |
CN115688567A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-02-03 | 中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院 | 一种火电厂磨煤机煤种实时在线检测方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110135065B (zh) | 2024-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110135065A (zh) | 一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法 | |
CN104021290B (zh) | 煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法 | |
Pei et al. | Process simulation of oxy-fuel combustion for a 300 MW pulverized coal-fired power plant using Aspen Plus | |
JP5138028B2 (ja) | 酸素燃焼ボイラの酸素供給制御方法及び装置 | |
CN103699780B (zh) | 煤质参数在线计算的混沌优化方法 | |
CN104598761B (zh) | 混烧锅炉运行参数变化对机组发电煤耗影响的分析方法 | |
CN102425807A (zh) | 一种煤粉锅炉燃烧前馈反馈复合优化控制方法 | |
Chen et al. | Industrial-scale investigations of anthracite combustion characteristics and NOx emissions in a retrofitted 300 MWe down-fired utility boiler with swirl burners | |
CN105485714B (zh) | 一种确定锅炉运行氧量的方法、装置及自动控制系统 | |
CN110319455B (zh) | 一种锅炉混煤掺配方法 | |
CN104615895B (zh) | 煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法 | |
CN106055867B (zh) | 一种考虑煤质修正的锅炉效率计算方法 | |
CN103968415B (zh) | 烟气再循环煤粉锅炉燃烧系统及其工况切换方法 | |
CN109709146A (zh) | 入炉煤质成分在线监测方法 | |
CN104615898B (zh) | 获得煤与高炉煤气混烧cfb锅炉空气预热器漏风率的方法 | |
Libao et al. | Prediction of CO2 emissions based on multiple linear regression analysis | |
CN107944212A (zh) | 煤粉与煤气混烧锅炉入炉煤量软测量方法 | |
CN103032887A (zh) | 一种实现燃煤锅炉节能运行的方法 | |
Skopec et al. | Combustion of lignite coal in a bubbling fluidized bed combustor under oxyfuel conditions | |
CN112710487A (zh) | 一种脱硫废水干燥系统对锅炉热效率影响的测评方法 | |
CN103559382B (zh) | 一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法 | |
CN109635464A (zh) | 一种钢厂煤气含硫量软测量方法 | |
CN109002687A (zh) | 基于钙平衡确定循环流化床锅炉的灰渣份额的方法 | |
CN109933833A (zh) | 一种燃料燃烧生成干烟气量的求解方法 | |
Sergeyev et al. | Researches of air and fuel rate influence on oxygen level in emissions of new type medium power coal boiler |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |